Alle materie om ons heen is samengesteld uit atomen en moleculen. Om het gedrag van een bepaald materiaal te begrijpen, moet de quantum kenmerken van de atomen worden opgezocht. Maar met de opkomst van onderzoek werd ontdekt dat er een schaal bestaat die veel kleiner is dan de moleculaire schaal. Het is de nanoschaal die een miljardste meter meet. Een atoom van een materie meet ongeveer 0,1 nm. Omdat atomen de bouwstenen van de materie zijn, kunnen deze atomen op nanoschaal samen worden gerangschikt om nieuwe materialen te vormen. Al het onderzoek rond de studie en uitvindingen met betrekking tot de eigenschappen van elementen op deze nanoschaal wordt nanotechnologie genoemd.
Wat is nanotechnologie?
De term nano verwijst naar de schaal van een miljardste meter. Dit is kleiner dan de golflengte van het licht. Nanotechnologie verwijst naar al het onderzoek dat betrokken is bij de manipulatie van materie op nanoschaalniveau. Het bleek dat de kwantumeigenschappen van materie op nanoschaal verschillen van die op atomaire schaal. Het onderzoek in verband met nanotechnologie is dus erg breed en omvat vele wetenschapsgebieden, zoals organische chemie, moleculaire biologie, oppervlaktekunde, energieopslag, moleculaire engineering, Halfgeleider natuurkunde en microfabricage.
Basics
Onderzoek naar materie op nanoschaal is fascinerend omdat het de basisfase is waarin de atomen bij elkaar zijn gerangschikt. Men kan dus veel verschillende soorten materialen vormen door materie op deze schaal te manipuleren. Nanoschaal varieert van 1-100 nm. Het is kleiner dan de microschaal en groter dan de atomaire schaal. Omdat het onderzoek rond deze technologie verschillende eigenschappen van de materie omvat, is het belangrijk om een sterke achtergrond in meerdere wetenschappen te hebben.
Nanotechnologie
Op nanoschaal zijn de regels van de kwantummechanica van het materiaal heel anders dan op atomair niveau. Een materiaal dat zich bijvoorbeeld in moleculaire vorm als een isolator gedraagt, kan zich gedragen als een halfgeleider bij uitsplitsing op nanoschaal. Op dit niveau kan het smeltpunt van de stoffen ook veranderen door een toename van het oppervlak. Al het onderzoek rond nanotechnologie van vandaag omvat de studie van deze eigenschappen op nanoschaal en om te weten hoe ze voor nieuwe toepassingen kunnen worden gebruikt.
Tegenwoordig verwijst nanotechnologie ook naar de wetenschap van het van onderop bouwen van items met behulp van de tools en technologie die tegenwoordig beschikbaar zijn, om hoogwaardige producten te vormen.
Soorten nanotechnologie
Omdat nanotechnologie zich bezighoudt met de studie van materie op nanoschaal, en wetenschappen op deze schaal onder nanotechnologie vallen. De wetenschap die zich bezighoudt met de manipulatie van materie voor het vormen van high-performance transistors en microprocessoren staat bekend als Nanoengineering. Wanneer nanotechnologie wordt gebruikt voor het produceren van farmaceutische producten, wordt dit nanogeneeskunde genoemd. Nanotechnologie wordt in hoge mate gebruikt voor de fabricage van elektronische apparaten die bekend staan als nano-elektronica.
Nanotechnologie kent twee soorten benaderingen: de bottom-up benadering en de top-dow benadering. Bij de bottom-up benadering worden materialen gevormd uit kleine componenten die naar grotere componenten gaan. Bij de Top-down benadering worden de nanomaterialen gevormd uit grotere entiteiten.
In de loop der jaren is nanotechnologie ook ontwikkeld als nanomechanica, nanofotonica en nano-ionica die een wetenschappelijke basis vormen voor nanotechnologie.
Maakt gebruik van nanotechnologie
Nanoschaalmaterialen worden gebruikt voor bulktoepassingen. Er worden nanofillers gevormd die in zonnecellen worden gebruikt om hun productiekosten te verlagen. Nanotechnologie heeft een grote bijdrage geleverd aan het biomedische veld. Toepassingen zoals weefselengineering, medicijnafgifte en biosensoren zijn geëvolueerd.
Nanotechnologie hielp bij de structurering van kunstmatig DNA en de studie van andere nucleïnezuren. Bij de synthese van materialen heeft deze technologie geholpen bij het ontwerpen van goed gevormde moleculen. Nieuwe fabricagetechnieken zoals nanolithografie en atomaire laagafzetting werden ontwikkeld.
Voor-en nadelen
De ontwikkeling van dit veld heeft bijgedragen aan de evolutie van verschillende nieuwe wetenschappen. Met behulp van nanotechnologie kunnen de eigenschappen van de materialen naar behoefte worden gemanipuleerd. Materialen kunnen duurzamer, stabieler, sterker, lichter, reactiever, betere elektrische geleiders, enz. Worden gemaakt.
De nadelen van nanotechnologie zijn vergelijkbaar met die welke normaal optreden bij de ontwikkeling van nieuwe technologie. Het effect van nanotechnologie op de omgevingsomstandigheden wordt het meest gevreesd. De impact van deze technologie op de wereldeconomie baart ook zorgen.
Toekomstig onderzoek op dit gebied betreft de ontwikkeling van nanorobotica en de toepassingen ervan in medicijnen. Er worden nieuwe nanofabricageapparaten voorgesteld voor toekomstige commerciële toepassingen. Er worden nanomachines voorgesteld die zullen helpen bij de ontwikkeling van nieuwe nanomaterialen en nanosystemen. Materie waarvan de eigenschappen gemakkelijk omkeerbaar en extern gecontroleerd kunnen worden, wordt ontwikkeld. Met deze technologie zijn nieuwe termen als biotechnologie en Femto-technologie bedacht. Wat zijn de twee benaderingen die worden gebruikt bij de productie van nanomaterialen?
